- •Введение к электронному курсу.
- •1. Определение и краткая характеристика основных механизмов и систем s / двс (кшм, грм, системы топлива подачи, смазки, охлаждения)
- •2. Основные термины: диаметр цилиндра; ход поршня; радиус кривошипа; у объем камеры сгорания; полный и рабочий объем; литраж двигателя; степень сжатия; рабочая смесь; такт; четырех- и двухтактный цикл
- •3.Классификационные признаки автомобильных поршневых двигателей.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 2 Компоновочные схемы поршневых двс (пд). Введение
- •1.Общие требования, предъявляемые к пд при выборе компоновки.
- •2. Рядные, V-образные, w-образные, X-образные, звездообразные компоновочные системы: краткая характеристика, преимущества, недостатки, применение
- •3. Особенности компоновки автотракторных поршневых двигателей (пд).
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 3 Конструкция и расчет деталей и систем Введение
- •1.Общие сведения о качествах конструкций
- •2. Нагруженность деталей двигателя и расчетные режимы
- •3. Циклическая прочности
- •4. Жесткость конструкции
- •5. Удельное давление и износ деталей
- •6. Оценка напряженного состояния деталей д. В. С. И прогнозирование запасов прочности.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 4. Термодинамические циклы поршневых двс Введение
- •1.Общие положения
- •2.Цикл со смешенным подводом теплоты
- •3.Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме
- •4.Сравнение термодинамических циклов: а) при одинаковых s и q; б) при одинаковых максимальных Ттр7 и одинаковых минимальных Тара
- •5. Термодинамические циклы пд с наддувом
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 5 Действительные циклы и их индикаторные диаграммы. Введение
- •1.Условия реализации термодинамических циклов в двс
- •2. Действительные циклы пд и их основные отличия от теоретических
- •3.Индикаторные диаграммы четырех- и двухтактного цикла
- •Лекция 6 Процессы действительных циклов и их характеристика. Введение
- •1. Процесс наполнения и его параметры.
- •2. Процесс сжатия и его параметры.
- •3. Процесс сгорания в двигателе с принудительным воспламенением и факторы его определяюшие.
- •4. Фазы процесса сгорания в двигателях с самовоспламенения и факторы его определяющие.
- •5. Виды нарушений процесса сгорания и факторы их определяющие.
- •6. Процесс расширения и его параметры.
- •7. Процесс выпуска и его параметры.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 7 Эффективные и оценочные показатели двигателя. Введение
- •Показатели, характеризующие степень совершенства преобразования энергии топлива в индикаторную работу.
- •2. Механические потери и их показатели.
- •3.Эффективные показатели и их взаимосвязь с индикаторами.
- •4. Влияние различных факторов на эффективные показатели.
- •5. Показатели напряженности конструкции, степени форсирования, массогабарттные.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 8
- •Введение
- •1. Скоростные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •2. Нагрузочные характеристики двигателя: определение, цель и условия получения, анализ, влияние типа двигателя.
- •3.Регулировочные характеристики: определение, цель и условия получения, анализ.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 9. Мощностные, экономические и экологические показатели работы двигателей, причины их изменения. Введение
- •1. Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной и литровой мощности.
- •2. Экономические параметры: влияния различных факторов и способы снижения удельного индикаторного и эффективного расходов топлива.
- •3.Экологические показатели: влияние состава смеси, нагузки, скоросного и температурного режимов, технического состояния.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 10 Силовые и термические нагрузки на детали двигателя. Введение
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •1. Силы и моменты нагружающие детали кшм
- •2.Температурные напряжения и деформации
- •3. Температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы
- •4. Тепловые нагрузки на детали двигателя и их тепловая напряженность
- •1. Общие предпосылки к выбору типа двигателя и его компоновки
- •2.Выбор отношения хода поршня к диаметру цилиндра и радиуса кривошипа к длине шатуна.
- •3 Предпосылки к выбору двигателя с учетом эксплуатационно-технических показателей мощности, типа системы охлаждения
- •Контрольные вопросы:
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с искровым зажиганием?
- •Чем ограничивается максимальное значение в пд с самовоспламенением?
- •В чем состоят преимущества и недостатки пд с разными отношениями ?
- •Лекция 12.
- •Введение
- •1.Основные показатели и условия эксплуатации поршневых двигателей.
- •2. Эксплуатационные требования к двигателю.
- •3.Требования к системам охлаждения ,смазки, топливоподачи.
- •Контрольные вопросы:
- •Лекция 13 Модернизация двс для применения альтернативных видов топлива.
- •1. Возможные заменители нефтяных топлив на автомобильном транспорте.
- •Эффективность мероприятий по переводу двс на газовое топливо.
- •Применение генераторов конверсии.
- •Использование синтетических топлив в двс.
- •Особенности применение в двигателе.
- •Работа двигателя на водородном топливе.
- •Контрольные вопросы:
- •Список литературы
Контрольные вопросы:
1. Каковы условия получения скоростных характеристик?
2. Каковы характерные частоты вращения коленчатого вала на скоростной характеристике?
3. В чем цель получения скоростной характеристике?
4. Каковы условия получения нагрузочных характеристик?
5. В чем цель получения нагрузочных характеристик?
6. Какие характеристики называют регулировочными?
7. Каковы условия снятия регулировочных характеристик?
8. Каким образом на регулировочных характеристиках определяются , , ?
Лекция 9. Мощностные, экономические и экологические показатели работы двигателей, причины их изменения. Введение
Эффективная мощность двигателя может быть повышена путем воздействия на ряд параметров двигателя. Однако повышение мощности за счет увеличения литража связано с увеличением габаритов и массы двигателя. Поэтому этот метод целесообразно применять после того, как исчерпаны другие возможности.
Из эксплуатационных факторов, влияющих на развиваемую двигателем мощность, кроме нагрузочного и скоростного режимов работы и состава смеси, необходимо отметить условия технической эксплуатации и технического обслуживания, а также климатические условия работы двигателя. Так, своевременная очистка впускного тракта от засорения или смена фильтрующего элемента способствует поддержанию на уровне проектных значений коэффициента наполнения двигателя.
Основными индикаторными показателями двигателя являются индикаторная мощность и соответствующий удельный расход топлива. Эти показатели даже при полной нагрузке двигателя не остаются постоянными и в значительной степени зависят от скоростного режима его работы, так как изменение частоты вращения коленчатого вала двигателя существенно влияет на характер протекания отдельных процессов цикла.
При увеличении пробега автомобиля с начала эксплуатации обычно растет и содержание токсичных веществ в ОГ по следующим основным причинам: изменение технического состояния карбюратора! (засорение или износ главного и' вспомогательного жиклеров; нарушение уровня топлива в поплавковой камере; изменение регулировки карбюратора); неисправности в системе зажигания, вызывающие изменение установки зажигания и ослабление мощности искры (подгорание контакторов прерывателя и электродов свечей, нарушение изоляции проводов, замыкание обмоток катушки высокого напряжения и др.); износ клапанов, втулок в газораспределительном механизме; износ цилиндропоршневой группы и отложение нагара в цилиндрах двигателя.
Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной, литровой мощности.
Экономические параметры: влияние различных факторов и способы снижения удельного индикаторного, эффективного расхода топлива.
Экологические показатели: влияние состава смеси, нагрузки скоростного и температурного режимов, технического состояния.
1. Мощностные показатели: влияние различных факторов и способы повышения индикаторной, эффективной и литровой мощности.
Совершенствование автомобильных двигателей осуществляется в направлении увеличения мощности, улучшения экономичности, уменьшения габаритных размеров, снижения массы и повышения надежности и срока службы.
Эффективная мощность двигателя может быть повышена путем воздействия на ряд параметров двигателя. Однако повышение мощности за счет увеличения литража связано с увеличением габаритов и массы двигателя. Поэтому этот метод целесообразно применять после того, как исчерпаны другие возможности.
Совершенство рабочего процесса и конструкции двигателя оценивается по литровой мощности.
Из выражения для индикаторного к. п. д. после подстановки и имеем
,
следовательно, среднее эффективное давление
,
а литровая мощность
.
Выражение позволяет проанализировать влияние различных факторов на литровую мощность и наметить возможные пути ее повышения.
Значения для автомобильного жидкого топлива изменяются незначительно и поэтому на литровую мощность практически не влияют. Следовательно, повышение литровой мощности двигателя может осуществляться за счет увеличения , , , , и изменения условий наполнения и .
Индикаторный к. п. д. в основном зависит от степени сжатия и состава рабочей смеси , причем наибольший , а значит, и экономичность двигателя достигаются при .
Рис.41.Зависимость индикаторного кпд от степени сжатия (а) и состава смеси (б).
Отношение характеризует качество протекания рабочего процесса. Наибольшее значение для карбюраторных двигателей имеет место при . Для дизелей, у которых процесс смесеобразования менее совершенный, наибольшее значение имеет место при .
Рис. 42.Зависимость от состава смеси в карбюраторном двигателе.
Анализируя приведенные графики, можно сделать вывод, что повышению литровой мощности карбюраторных двигателей способствует увеличение степени сжатия и приближения значения к 0,9. Улучшение экономичности достигается путем повышения степени сжатия и выбора состава смеси с .
За счет применения двухтактного цикла вместо четырехтактного литровая мощность двигателя повышается только на 40—70%, а не в два раза, что объясняется потерей части рабочего объема цилиндра (продувочные окна) и расходом мощности на предварительное сжатие свежего заряда. При двухтактном цикле в карбюраторных двигателях ухудшается экономичность их работы в связи с непроизводительной затратой горючей смеси на продувку цилиндра.
Влияние механического к. п. д. и коэффициента наполнения на мощность двигателя рассмотрено выше. Дополнительно следует отметить, что для повышения современные быстроходные двигатели имеют верхнее расположение клапанов и оснащаются двухкамерными карбюраторами. Для уменьшения механических потерь в приводе вентилятора системы охлаждения устанавливают термостатически управляемую муфту его отключения, что позволяет уменьшить мощность, расходуемую на привод механизмов системы охлаждения.
Влияние частоты вращения коленчатого вала на литровую мощность двигателя необходимо оценивать по комплексному множителю . При повышении частоты вращения для форсирования двигателя необходимо, чтобы этот множитель был максимальным. Величины же и зависят главным образом от сопротивления впускной системы и средней скорости поршня. Так, при увеличении средней скорости поршня уменьшается, ускоряется изнашивание двигателя и увеличиваются силы инерции поступательно движущихся масс. Поэтому для высокоскоростных автомобильных двигателей применяются короткоходные конструкции к. ш. м. , что позволяет также уменьшить удельную массу, снизить тепловые потери, сделать двигатель более компактным.
Итак, увеличение степени сжатия, повышение частоты вращения коленчатого вала, верхнее расположение клапанов совместно с использованием короткоходной конструкции позволяют увеличить литровую мощность, уменьшить расход топлива и удельную массу двигателя.
Из эксплуатационных факторов, влияющих на развиваемую двигателем мощность, кроме рассмотренных выше нагрузочного и скоростного режимов работы и состава смеси, необходимо отметить условия технической эксплуатации и технического обслуживания, а также климатические условия работы двигателя. Так, своевременная очистка впускного тракта от засорения или смена фильтрующего элемента способствует поддержанию на уровне проектных значений коэффициента наполнения двигателя. При отклонении угла опережения зажигания (или впрыска) от оптимального также ухудшаются индикаторные и эффективные показатели работы двигателя, в том числе снижается эффективная мощность. Неправильная регулировка тепловых зазоров в приводе клапанов нарушает расчетные фазы газораспределения и может служить причиной снижения развиваемой двигателем мощности вследствие ухудшения условий наполнения цилиндров. Эксплуатация автомобиля в горных условиях, когда изменяются температура и давление окружающей среды, сопровождается значительным изменением эффективных показателей двигателя из-за изменения плотности свежего заряда. Например, при подъеме автомобиля на высоту 1000 м эффективная мощность двигателя уменьшается на 12,5 %. При этом индикаторный к. п. д. снижается, так как ухудшаются условия сгорания вследствие переобогащения смеси.
Одним из наиболее эффективных мероприятий, увеличивающих литровую мощность двигателя, является наддув. Под наддувом понимается принудительная подача свежего заряда в цилиндры двигателя под давлением, превышающим давление окружающей среды.
Из формулы видно, что чем больше давление и меньше температура окружающей среды, определяющие давление и температуру при наполнении цилиндра, тем больше масса свежего заряда, а, следовательно, мощность двигателя. Плотность, а значит и массу свежего заряда можно значительно увеличить, повышая давление перед поступлением в цилиндры, что и делается при наддуве. Повышение давления свежего заряда осуществляется в специальном компрессоре (нагнетателе).
Для наддува двигателей применяются центробежные и объемные нагнетатели. Привод центробежных нагнетателей осуществляется или от коленчатого вала двигателя, или от специальной газовой турбины, использующей энергию отработавших газов (газотурбинный наддув). В последнем случае, естественно, улучшается экономичность двигателя.
Наибольшее распространение в автомобильных двигателях имеет газотурбинный наддув. В дизелях давление наддува ограничивается лишь нагрузками на детали к. ш. м., а в карбюраторных двигателях главным образом из-за возможной детонации. В связи с этим наддув почти не применяется в карбюраторных двигателях.